JPH0396513A - 地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は軟弱地盤内に所定径のソイルセメント柱を形
成し、これに鋼管を建込む等して合或杭を形成させて当
該地盤を改良する施工の技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は地盤を掘削してその掘削削孔
内にてセメントミルクやモルタル等の改良材を噴出させ
て、掘削土壌と共に混合攪拌翼により上下動、及び、回
転作用を付与して混合攪拌し、ソイルセメント杭等の造
成杭を形成するようにした地盤改良工法に関する発明で
あり、特に、所定径のンイルセメン！〜杭等の形戒のた
めの削孔領域に該ソイルセメン１・杭等の造成杭の径よ
り大径か等しい径の削孔をハンマーダラム等により先行
掘削して設計上の排出土壌量を先行して排土し、その後
、上記所定径の削孔の後掘削を行いながら削孔ロッドか
らセメントミルク等の改良材を噴出して該改良材と後掘
削土壌とを上下の混合攪拌翼を相互に逆回転させながら
昇降する等の上下動動作を行いながら混合攪拌してソイ
ルセメント杭等の造成杭を形成させたり、ソイルセメン
ト柱内に鋼管杭等の杭材を建込みしたりする等して合成
杭を形成するようにした地盤改良工法に係る発明である
。

〈従来技術〉 周知の如く、国土の狭隘な我が国に於いては土地の有効
利用は極めて重要な問題であり、したがって、遠浅海岸
や河川、刈沼等の埋め立てやこれらの軟弱地盤を含む地
盤の改良は重要な工事となっており、従来より建設土木
の関係方面では種々の技術の研究開発が行われ、これら
の１つに、例えば、特開昭６２−２６４２１　２＠公報
発明に示ざれる様な当該軟弱地盤等の地盤に削孔を掘削
し、掘削中に削孔内にて掘削土壌に対しセメントミルク
やモルタル等の改良材を削孔ロッド等から噴出して該削
孔ロッドに一体の混合攪拌翼により混合攪拌してソイル
セメント杭を形成するようにする等の地盤改良工法が実
用化ざれてはいる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ざりながら、核種在来のソイルセメント杭等の造成杭形
成による地盤改良工法においては、例えば、対象とする
改良土壌の４０〜８０％程度のセメントミルクやモルタ
ル等の改良材が土壌の間隙率を充分吸収し得る等の点の
設計から、理論的にはともかくとして、実際の施工にお
いては掘削削孔量より８０％もの改良材や混合物が削孔
からオーバーフローし、所謂産業廃棄物として所定に処
理ざれねばならず、したがって、改良領域が広い場合に
はかかる産業廃棄物が相当の量に達し、かなり大きな廃
棄物処理能力を有する！設が必要となったり、運搬費が
嵩み、著しくコスト高につながるという不利点があり、
又、不測にして産業公害や環境悪化を招くという不都合
さもあった。

特に、セメントミルク等の改良材は材質的に環境悪化に
つながる不具合を有している場合もあるために、地盤改
良に伴う相当量の残土処理等と共に地盤改良の阻害条件
となっており、そのうえ、掘削削孔からの混合攪拌物排
出のため地盤地山の強度を低下させるという不都合さも
あった。

そして、地盤改良工事の規模が大きくなり、その深度が
大深度になると、土木工事においても精度向上が強く求
められるようにもなり、勢い、ロッドによる削孔も鉛直
性が重要となり、削孔中の振れ止め等が要求されるよう
になる。

更に、合或杭の鋼管の建込みのソイルセメント柱との同
芯性も厳しく求められるようになると、重機のベースフ
レームに設けられているロットに対・するガイドだけで
はカンチレバー式となって鉛直性や垂直性が維持出来な
いという難点があった。

又、上記ソイルセメント柱中に鋼管等を建込む際に現場
施行においては、当該鋼管の頭部が地表に突出せず削孔
内に陥没してしまう場合があり、このような場合には当
該鋼管の頭部を突出させる為に経時的に凝固が始まって
いるソイルセメント上部を再掘削せねばならないという
杭頭処理を必要とし、その結果、施行工数が多くなり、
コスト高につながるという不利点もあった。

又、在来の造成杭や合成杭においてはその上部から根固
め部までの径が同一であるために根固め部に比して軟弱
地盤部分のソイルセメントのセメント配合率が少ないこ
とから水平方向の耐力や剛性が小さいという不都合さも
あった。

く発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくソイルセ
メント杭等の造成杭形成等による地盤改良の問題点を解
決すべき技術的課題とし、改良材と削孔掘削土壌との攬
拌混合物の産業廃棄物につながる量を可及的にゼロ、或
は、全廃するようにして施工中の動力やコストを軽減し
、更に杭頭処理を照くし、杭の水平耐力を増強し、低廉
な基礎杭を高精度好能率裡に形成することが出来るよう
にして建設産業における土木技術利用分野に益する浸れ
た地盤改良工法を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、改良対象
の所定の軟弱地盤等の地盤に予め設計されたソイルセメ
ント杭等の造成杭の形成の掘削削孔に同芯的にハンマー
ダラム等により該所定径の造成杭と同径、もしくは大径
の削孔を所定深さに先行掘削する。

地盤条件が良い場合、又、先行掘削長が短い場合には口
元管を設置しない場合もある。

而して、当該先行掘削による削孔形成の際の土壌を設計
排土量として先行排土し、該先行して掘削排土した削孔
に同芯的になるように口元管のガイドを介してロッドに
よる所定のソイルセメント杭形成の設定径の削孔を、先
行して排土した削孔に同芯的に後掘削削孔すると共に、
その所定径の削孔の１！２ｍ削に際しその掘削土壌に対
し掘削ロッドより噴出したセメントミルクやモルタル等
の改良材を上下等の混合攪拌翼の相対逆回転や上下動操
作による混合攪拌を均一に行い、ソイルセメント柱等の
造成杭を形成し、その間の改良材の噴出による土壌との
混合を介しての増量分は先行掘削削孔の先行排土と見合
ってオーバーフローせず、したがって、当該先行掘削排
土の残土処理のみでよく、又、杭頭処理を無くすように
したり、ンイルセメント柱等の掘削±ＩＲと改良材の攪
拌混合体中に所定のリブ付き鋼管等の杭材を同芯的に貞
入打設して合成杭を形成する等して残土、泥水等の少い
産業廃棄物の排出ざれない造成杭を確実に高精度に形成
して軟弱地盤等の地盤改良を行うようにした技術的手段
を講じたものである。

く実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を図面に従って説明す
れば以下の通りである。

まず、第１図（イ）に示す様に、所定改良須域の軟弱地
盤１に対し、設削されるソイルセメント杭の径ＲＳの削
孔２の中心に対し、該径ＲＳよりも設定量大径Ｒ（Ｒ＞
ＲＳ〉の径の口元管３を同芯的にセットしてその内部を
掘削装＠４用いて該削孔２の径Ｒ５よりも大径のＲの削
孔５を所定に先行掘削していく。

尚、設計によっては、ソイルセメント杭の径のＲＳＧ．
：等しい径の削孔を先行掘削しても良い。

このように第１図（イ）に示す様に、掘削を続けて第１
図（口）に示す様に、所定深さまで先行掘削を行い、先
行掘削の土壌を先行排土した後、第１図（口）、（ハ）
に示す様に、台車６のリーダー７に沿って駆動装置８に
連結ざれ先行に攪拌混合翼９を有した二重管ロッド１０
をセットして口元管３に同芯的に臨ませ、内外管を相互
に反対回転させてソイルセメント杭の径Ｒ８の後掘削の
後削孔１１を基盤１２の所定深さまで掘削して行き、先
端部のノズル１３から改良材としてのセメントミルクの
改良材を噴出して後掘削削孔の土壌と混合攪拌するよう
にする。

そして、その後、第１図（ホ）に示す様に、混合攪拌掘
削装置γによりその回転軸Ｙ′の先端部に所定間隔を介
して上下複段に設けられた混合攪拌翼１０’　、１０’
を二重管ロッド９の外＠１４、及び、内管１５を介して
相互に逆回転させてソイルセメント杭削孔２の直径Ｒの
削孔２を後掘削していく。

この場合、陛拌翼１０’　、１０’は上述の如く相互に
逆回転するために、リーダーへの伝達トルクが相殺され
回転トルクは削減されベースマシンを小ざくすることが
出来る。

即ち、この間二重管ロッド１０は第３図に示す様に、攪
拌混合１１０’を先端部に一休的に装備している外管１
４と、該外管１４に同芯的に内装ざれている内管１５が
駆動装置８により相互に正逆回転するようにざれている
ために、リーダーへの伝達トルクは小さくなる。

そして、二重管ロッドは第１図（ハ）に示１様に、台車
６のフレームに固定して設けられたガイド１６により支
持されると共に、口元管３の外周面に第３図に示す様に
、固設されたブラケット１７に設けられたガイドベアリ
ング１８により上下２段に支持ざれることにより、孔曲
りせず、鉛直性を保たれて後掘削されて垂直な後削孔２
を形成することが出来るようにざれている。

したがって、当該実施例における後掘削の削孔２の施行
精度は極めて良好である。

又、内管１５の先端部に設けられたノズル１３からのソ
イルセメントの後掘削による削孔２内の土壌との混合滑
拌については第１図（二〉に於ける一般部ではセメント
配合比は基盤１２中への噴出ソイルセメントの配合比よ
りも低くざれ、基盤１２において充分な根固めが行える
ようにされている。

したがって、後掘削による削孔と先行掘削による削孔と
はその径が異なる段付きの削孔となって後述する拡頭杭
の形成に都合よくざれ、改良材と後掘削の削孔の土壌の
混合攪拌体と先掘削の先行排土をバランスを図って産業
廃棄物の処理を無くする２つの機能が同時に図られるこ
とになる。

尚、該第１図（イ〉のプロセスにて先行掘削削孔からの
先行排土は掘削に伴う排土土壌であるために、産業廃棄
物とはならずに処理場への運搬や焼却等をする必−要が
なく、改良領域の適宜の場所に残置することが可能であ
り、作業環境を汚染するような虞れもほとんど無く、公
害問題の発生も全くない。

而して、該先行排土は先述した如く、設計ソイルセメン
ト杭の造成杭の削孔２を形成する際の在来施工に伴うオ
ーバーフローされる土壌と、改良材との混合攪拌物の排
出量に等しい量になるように設計ざれている。

このようにして、後掘削が行なわれた後第１図（二〉に
示す様に、混合攪拌１１０と二重管ロッド９を口元管３
を介して地上に引抜くプロセスで後掘削の削孔２中で土
壌とセメントよルクの混合体がソイルセメント社１９に
なる。

そして、口元管３から攪拌混合翼１０を引き抜き撤去し
た後は、第１図（二）に示Ｖ様に、後削孔２内には改良
材としてのセメントよルク６が充填されていることにな
る。

而して、混合攪拌翼１０、１０’　、１０’による後掘
削の削孔２の内側の地盤部分は設計直径ＲＳ分だけ掘削
されるが、その掘削土壌と削孔２内に噴躬充填ざれる改
良材としてのセメントミルクは混合攬拌ｉ１０，　１０
’　、１０’により混合攪拌されて混合攬拌体が第１図
（二）、（ホ）に示す様に形成ざれていき、下端の混合
攪拌翼１０′が基ｌ！ＡＩ２に達した後は駆動装置８を
逆回転させて上昇させ、地盤１の地表部分に達した後再
び正転させて下降させながら攪拌混合をｉテい、このよ
うな正逆回転と昇降上下動を所定サイクル数反復し、二
重管ロッド９と攬拌混合翼１０を第１図（ホ〉に示す様
に、地盤１の地上に引き抜き撤去する。

したがって、この間、造成杭の中心となるソイルセメン
ト柱１９の削孔２を混合攪拌１１０で掘削し、その掘削
土壌と改良材のセメントミルクとを混合攪拌しても、既
に先行排土が設計量排土ざれているために、これとバラ
ンスし先述した在来態様の掘削技術によるオーバーフロ
ー分は基本的には全く生ぜず、実際の施工においても可
及的に抑止され、したがって、産業廃棄物としてのオー
バーフローはなく、そのため、所定の地上への運搬や焼
却処理等を全く行わずに済み、又、混合攪拌翼１０、１
０’　、１０’の相互の逆回転、及び、先行削孔の同芯
的な先行形成により掘削トルクも少く、ランニングコス
トが低く抑えられ、産業廃棄物処理に伴うコストも削減
ざれ、又、作業環境の悪化も防がれ、地盤１の強度維持
も充分に図ることが出来る。

このようにして第１図（ホ〉に示す様に、地盤１中には
所定径Ｒのソイルセメント柱１９が設計通りに充分な強
度を有するように形戒され、該ソイルセメント柱１９を
造成杭とする場合は次に、重機６を次のステップに移動
して上述施工プロセスを反復し、ソイルセメント杭構築
を所定ピッチで連続的に行って当該軟弱地盤１の改良を
行う。

そして、その間、上述した通り残土、泥水や掘削土壌と
改良材のセメントミルクとの混合漬拌体の産業廃棄物と
しての排出が阻止ざれ、したがって、その焼ｗ５１！！
理や運搬等も全く必要がないことになる。

尚、この出願の発明の実ｒＭ態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、更に第１図（へ）
に示す様に、二重管ロッド９と攪拌混合１ｔｏ，　ｉｏ
’　、ｉｏ’の地盤１上への引き抜き撤去後、掘削土壌
と改良材としてのセメントミルクによるソイルセメント
柱１９が形ｒＦＣされた直後に、例えば、内外面にスパ
イラル状の凸条を形戒された拡頭杭の芯材を或す鋼管の
杭材２０を同芯的に打設さぜて、経時的にソイルセメン
ト柱１２の固化を介して一体緊締連結させて第１図（チ
）に示す様に、口元管３を引抜いて拡頭杭の合或杭２１
を形成することが出来る等種々の態様が採用可能である
。

而して、核種合成杭２１の杭材２０のソイルセメント柱
１９内への打設は該ソイルセメント社１９の形戒直後で
あるために打設抵抗は少く、スムースに打設を行うこと
が出来る。そして、拡頭杭２１については第４、５図に
示す如く、その鋼管の芯材２０は先述段付きの先行掘削
の削孔と後掘削の削孔に対応するように、フィン２２を
介して、上部の径が大きい部分２２とその下側のやや径
の細い部分２２′の段付にしてソイルセメント柱１９の
拡頭部分に対応した芯材２０とするようにして拡頭杭２
１を形成し、拡頭杭２１のヘッド部分における水平力に
対する耐力と剛性をアップし、拡頭抗２１の耐久性を良
好にするようにすることが出来る。

又、前述した如く、この出願の発明においては該拡頭杭
２１の拡頭部分もソイルセメント柱１９内に形戒される
ために従来のような杭頭処理をせずに済み、それだけ施
行工数が少なく、又、後工事の処理に都合が良い。

このようにして第１図（り）に示す様に、造成杭の拡頭
杭２１が完了する。

尚、当該実施例の施行フローについては第２図に示す通
りである。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、所定の軟弱地盤等の地
盤を掘削して掘削削孔を形成し、該掘削削孔内にセメン
トミルクやモルタル等の改良材を噴出して掘削土壌と該
改良材とを混合攪拌してソイルセメント杭等の造成杭を
形戊する地盤改良工法において、従来一般に行われてい
た掘削削孔を直接形成することによって不可避的に生ず
る掘削残土や泥水等や掘削土壌とセメントミルク等の改
良材との潰拌混合体が地表にオーバーフローし、産業廃
棄物となって廃棄物処理場に於ける焼却処理等を行う必
要はなく、したがって、当然のことながら、運搬費等を
含めてその処理費用が削減ざれ、イニシャルコストは勿
論、ランニングコストも著しく抑制ざれて経費節減にプ
ラスするという優れた効果が奏される。

而して、この出願の発明においては設計造成杭削孔と同
芯的に該削孔径に等しいかそれより大径の先行掘削削孔
を所定深さ先行掘削形成して該先行掘削削孔形成時の先
行排土を行うことにより、先行排土分が先述在来態様に
おける産業廃棄物排土分の量に相当して排土されても、
該排土は当該軟弱地盤の土壌のみが排土ざれるために何
ら公害性はなく、改良領域に於いて適宜に残置しても改
良地域周辺の環境を阻害するような虞もなく、廃棄物汚
染等をきたすマイナスもないという効果もある。

又、先行掘削削孔に伴う先行排土は設計的に正確に出来
るために、地盤の強度を低下させる虞れもないという効
果も秦ざれる。

そのうえ、設計造成杭削孔を先行削孔に同芯的にして後
掘削で行うために、その掘削伍も少く、したがって、掘
削に伴うトルクが減少し、それだけ動力費が削減され施
工コストを下げることが出来るという効果もある。

このようにして、この出願の発明によれば、所定のソイ
ルセメント杭等の塁礎杭を形成して地盤改良を行うに際
し、施工コストが低減され、又、産業廃棄物の処理もし
なくて済み、環境の汚染もないという無公害性が梵揮さ
れるという優れた効果が奏される。

而して、先行掘削についで先行掘削による削孔に等しい
か小さい径の後掘削による削孔を行うに際し、先行掘削
に用いる口元管にガイドベアリング等を設けることによ
りその上部の台車のガイドと共に上下２段のガイドを設
けることによって、後掘削の削孔が先行掘削の削孔と同
芯性を保て垂直に削孔を形戒することが出来ることから
施行粘度が著しく向上し、大ｇＩｃ度の造成杭を形成す
るに際しても大きく精度が上がり、施工の信頼度を高め
ることが出来るという優れた効果が奏される。

又、先行掘削や後掘削に於ける掘削翼や攪拌混合買を上
下複段にして相互に正転逆転を行うことにようても掘削
トルクを削減出来、削孔の孔曲り等を防止することが出
来、この点からも工費節減精度向上の効果が得られる。

更に、混合攪拌翼を上下動反復操作することによりソイ
ルセメント柱等の精度が上がり、結果的に地盤改良が向
上出来るという効果もある。

更に又、後掘削による削孔形成に際し、掘削土壌とセメ
ントミルク等の改良材とを混合随伴したソイルセメント
社内部に鋼管杭等を同芯的に挿入する合或杭等の形戊に
際して、前記先行掘削による削孔が後掘削による削孔と
同径が大径にすることにより削孔を段付きに形戒し、し
たがって、造成杭を拡頭杭にして水平力に対する耐力や
剛性を大にし、合戊杭の安定性を向上させることが出来
るという優れた効果が奏される。

又、在来態様では杭頭処理を行わねばならなかったもの
がこの出願の発明によれば、かかる杭頭処理を行う必要
が無いために、施行工数を削減出来工期の短縮、経費節
減を目指すことが出来るという優れた効果も秦ざれる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の説明図であり、第１図
は１実施例の施工プロセス模式断面図、第２図は同施行
プロセスフロ一図、第３図は口元管と二重管ロッドの取
合部分断面図、第４図は拡頭杭の仝休概略断面図、第５
図は同部分拡大断面図である。 １・・・地盤　　　　１′・・・掘削土壌２・・・掘削
削孔 １０、１０’　、１０’・・・攪拌混合翼１９・・・ソ
イルセメント社

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤を掘削し削孔内で改良材を噴出し掘削土壌と
   撹拌混合して造成杭を形成するようにした地盤改良工法
   において、削孔領域に該造成杭の径よりは小さくない径
   の削孔を先行掘削してその掘削土壌のうちの設計排土量
   を排土し、次いで所定の造成杭径で後工程の掘削を行い
   掘削ロッドから噴出する改良材と該後工程の掘削土壌と
   を撹拌混合して造成杭を形成するようにしたことを特徴
   とする地盤改良工法。
2. （２）上記後工程の掘削を先行掘削に対し強制的に振れ
   止めを介し同芯的に行うようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の地盤改良工法。
3. （３）上記掘削と撹拌混合を上下の相互に逆回転する混
   合攪拌翼によつて行うようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の地盤改良工法。
4. （４）上記改良材と後掘削の土壌との混合撹拌を混合攪
   拌翼の昇降操作によって行うようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の地盤改良工法。
5. （５）地盤を掘削し削孔内で改良材を噴出して掘削土壌
   と撹拌混合して造成杭を形成するようにした地盤改良工
   法において、削孔領域に所定径の造成杭の径よりは小さ
   くない径の削孔を先行掘削してその掘削土壌のうち設計
   排土量を排土し、次いで所定の造成杭の径で後工程の掘
   削を行い掘削ロッドから噴出する改良材と該後工程の掘
   削土壌とを撹拌混合した後攪拌混合体内に杭材を打設す
   るようにして合成杭を形成するようにしたことを特徴と
   する地盤改良工法。
6. （６）上記杭材が鋼管杭であることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の地盤杭工法。
7. （７）上記杭材が拡頭杭であることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の地盤杭工法。
8. （８）上記拡頭杭の拡頭部が上記先行掘削の削孔内に在
   るようにすることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載の地盤杭工法。